Waarnemingen van de Hubble-ruimtetelescoop, de NASA-infraroodtelescoop en het Gemini-observatorium onthullen dat overtollige nevel op Uranus het bleker maakt dan Neptunus en dat donkere vlekken worden veroorzaakt door een verdonkering van een tweede diepere wolken-/waaslaag.

Astronomen begrijpen nu misschien waarom de vergelijkbare planeten Uranus en Neptunus verschillende kleuren hebben. Met behulp van waarnemingen van de Hubble Space Telescope, de NASA Infrared Telescope Facility en de Gemini North-telescoop hebben onderzoekers een enkel atmosferisch model ontwikkeld dat overeenkomt met waarnemingen van beide planeten. Het model laat zien dat een teveel aan waas op Uranus zich ophoopt in de stilstaande, trage atmosfeer van de planeet, waardoor het er lichter uitziet dan Neptunus. Het model onthult ook de aanwezigheid van een tweede, diepere laag die, wanneer deze donker wordt, de oorzaak kan zijn van donkere vlekken in deze atmosferen, zoals de beroemde Grote Donkere Vlek (GDS) waargenomen door Voyager 2 in 1989.

Neptunus en Uranus hebben veel gemeen - ze hebben vergelijkbare massa's, afmetingen en atmosferische composities - maar hun uiterlijk is opmerkelijk verschillend. Op zichtbare golflengten heeft Neptunus een duidelijk blauwere kleur dan Uranus en astronomen hebben nu een verklaring waarom dit zou kunnen zijn.

Nieuw onderzoek suggereert dat een laag geconcentreerde waas die op beide planeten bestaat, dikker is op Uranus dan een vergelijkbare laag op Neptunus en het uiterlijk van Uranus meer "witt" dan dat van Neptunus. Als er geen nevel in de atmosfeer van Neptunus en Uranus zou zijn, zouden beide bijna even blauw lijken.

Deze conclusie komt uit een model dat een internationaal team onder leiding van Patrick Irwin, hoogleraar planetaire fysica aan de universiteit van Oxford, heeft ontwikkeld om aërosollagen in de atmosfeer van Neptunus en Uranus te beschrijven. Eerdere onderzoeken naar de bovenste atmosferen van deze planeten waren gericht op het uiterlijk van de atmosfeer op alleen specifieke golflengten. Dit nieuwe model, dat uit meerdere atmosferische lagen bestaat, komt echter overeen met waarnemingen van beide planeten over een breed scala aan golflengten tegelijk. Het nieuwe model bevat ook neveldeeltjes in diepere lagen waarvan eerder werd gedacht dat ze alleen wolken van methaan en waterstofsulfide-ijs bevatten.

"Dit is het eerste model dat gelijktijdig geschikt is voor observaties van gereflecteerd zonlicht van ultraviolette tot bijna-infrarode golflengten", legt professor Irwin uit, de hoofdauteur van een paper waarin dit resultaat wordt gepresenteerd in het Journal of Geophysical Research:Planets ik> . "Het is ook de eerste die het verschil in zichtbare kleur tussen Uranus en Neptunus verklaart."

Het model van het team bestaat uit drie lagen spuitbussen op verschillende hoogtes. De belangrijkste laag die de kleuren beïnvloedt, is de middelste laag, een laag waasdeeltjes (in het papier de Aerosol-2-laag genoemd) die dikker is op Uranus dan op Neptunus. Het team vermoedt dat op beide planeten methaanijs condenseert op de deeltjes in deze laag, waardoor de deeltjes dieper de atmosfeer in trekken in een regen van methaansneeuw. Omdat Neptunus een actievere, turbulentere atmosfeer heeft dan Uranus, gelooft het team dat de atmosfeer van Neptunus efficiënter is in het oprollen van methaandeeltjes in de nevellaag en het produceren van deze sneeuw. Dit verwijdert meer van de waas en houdt de waaslaag van Neptunus dunner dan op Uranus, waardoor Neptunus blauwer wordt dan Uranus.

"We hoopten dat de ontwikkeling van dit model ons zou helpen wolken en nevelen in de atmosfeer van ijsreuzen te begrijpen", zegt Mike Wong, een astronoom aan de University of California, Berkeley, en een lid van het team achter dit resultaat. "Het uitleggen van het kleurverschil tussen Uranus en Neptunus was een onverwachte bonus!"

Om dit model te maken, analyseerde het team van professor Irwin een reeks waarnemingen van de planeten die ultraviolette, zichtbare en nabij-infrarode golflengten (van 0,3 tot 2,5 micrometer) omvatten, genomen met de NASA/ESA Hubble Space Telescope, de NASA Infrared Telescope Facility in de buurt van de top van Maunakea in Hawai'i, en de Gemini North Telescope, ook gevestigd in Hawai'i.

Het model helpt ook de donkere vlekken te verklaren die af en toe zichtbaar zijn op Neptunus en meer sporadisch op Uranus. Terwijl astronomen zich al bewust waren van de aanwezigheid van donkere vlekken in de atmosferen van beide planeten, wisten ze niet welke aerosollaag deze donkere vlekken veroorzaakte of waarom de aerosolen op die lagen minder reflecterend waren. Het onderzoek van het team werpt licht op deze vragen door aan te tonen dat een verdonkering van de deeltjes in de diepste laag van hun model donkere vlekken zou produceren die erg lijken op die op Neptunus en soms op Uranus. + Verder verkennen

Een mogelijke verklaring voor het verschil in de blauwe tinten van Uranus en Neptunus